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LIXIVIACIÓN DE COVELITA Y CHALCOPIRITA EN MEDIO BÁSICO CON
CLORO AMONIO PROYECTO TACAZA
LIXIVIACIÓN DE COVELITA Y CHALCOPIRITA EN MEDIO BÁSICO CON CLORO AMONIO
PROYECTO TACAZA
ING. JUAN MUÑIZ DELGADO Ing. Químico Metalurgista
Catedrático Principal de la
Facultad de Ingeniería de Procesos
PROYECTO TACAZA
Ubicación→ Departamento de Puno
(entre Lagunillas y el distrito de Santa Lucía)
Altitud → 4300 m.s.n.m,
Clima → frígido.
• El mineral extraído esta conformada por una mineralización polimetálica, con contenidos de Cobre, plata y plomo .
• El área de la mina cuenta con una diversidad de flora y fauna que merece respeto ambiental.
• El Proyecto Tacaza pertenece al grupo CIEMSA.
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO MINERO TACAZA
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La presente ponencia describe el proceso de lixiviación de la covelita y chalcopirita en medio básico con cloro amonio, obteniéndose resultados muy favorables con una cinética de lixiviación rápida cuyas recuperaciones de cobre superan el 95%
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En este proceso se incluye todo el cobre presente en el mineral como son los sulfuros, óxidos y el cobre soluble.
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Se introdujo ésta tecnología para lixiviar minerales frescos procedentes de las canchas de almacenamiento y relaves de la planta concentradora
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Durante las pruebas de investigación se realizaron procesos hidrometalúrgicos considerando Variables de operación, tales como:
Granulometría
Densidad de pulpa
Temperatura
Porcentaje de sólidos
Tiempo de agitación
Potencia del solvente
Tiempo de agitación
pH, entre otros
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DETALLES DE LA INVESTIGACIÓN
CINETICA DE LIXIVIACIÓN
La cinética del proceso encontrada para este mineral fue muy rápida y el PLS no requiere etapa de extracción por solventes por la escasa presencia de los iones Fe+2 y Fe+3 por lo tanto solo fue necesaria la etapa de sedimentación, filtración y clarificación.
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Actualmente en la gran minería nacional la hidrometalurgia es muy empleada para tratar minerales oxidados y minerales secundarios de cobre, en este trabajo de investigación se empleo mineral con presencia mayoritaria de covelita y poca proporción de chalcopirita asociadas a rocas carbonatadas procedente del Proyecto Minero Tacaza.
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Proceso actual de la Concentradora Tacaza
Actualmente la concentradora procesa por flotación los sulfuros de cobre como la covelita (CuS) y chalcopirita (CuFeS2).
↓bajas recuperaciones de cobre (70%)
↑ altos consumos de reactivos de flotación
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Problemas actuales
en la concentradora
de Tacaza
El proceso presenta varias etapas de
flotación y remolienda Cinética de flotación
→lenta
Relaves →amenaza al ambiente
El costo de producción por
tonelada de concentrado es muy
onerosa
Elevado consumo de reactivo y energía
Ocasionando:
bajas recuperaciones y concentrado de cobre con alta presencia de
insolubles
Mineralogía compleja por presencia de : - Óxidos - Cobre soluble - Carbonato de Calcio - Arcillas - Manganeso - Cericita
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Interfieren en la flotación
PROBLEMAS DE LA CONCENTRADORA
El proceso se inicia desde trituración, molienda, clasificación y finalmente la lixiviación básica en tanque agitado con cloro amonio para oxidar sulfuros y precipitar los interferentes tales como el Fe, Mn, Al, etc. con la finalidad de formar complejos de cobre y obtener una solución rica en cobre para la electroobtención (EW).
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PARTE EXPERIMENTAL DE LA LIXIVIACIÓN
En este proceso se beneficia todo el cobre presente en el mineral como son los sulfuros, óxidos y el cobre soluble.
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Como resultado de este proceso se garantiza: Incremento en la producción con recuperaciones altas Bajos costos Cinética de lixiviación acelerada y Ambientalmente amigable.
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Las ventajas competitivas logradas a través de tecnologías limpias con la hidrometalurgia del cobre se están dando en nuestro país para minerales marginales de cobre, caso Cerro Verde, Tintaya, Cuajone, Toquepala entre otros.
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RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA
Esta tecnología favorece además notables círculos virtuosos al entorno de la metalurgia haciéndolas cada vez más limpias, utilizando sub productos de otros procesos como el acido sulfúrico proveniente de la Fundición de Ilo, Cajamarquilla, y amoniaco procedente de Cachimayo-Cusco.
RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA
Esta metodología no ocasiona problemas sociales por ser
una tecnología limpia exento de generación de polvos,
gases, ruidos que generalmente causan inconvenientes a la
biodiversidad del entorno.
RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA
En el proceso se genera amoniaco a partir de nitrato de amonio , que al
disolverse en el agua se disocia formando iones amonio en medio básico
convirtiéndose en amoniaco acuoso , como se observa en la siguiente
reacción:
MECANISMOS EMPLEADOS EN LA LIXIVIACIÓN
Como agente oxidante se empleo el hipoclorito OCl-, que es un oxidante fuerte
capaz de descomponer al agua con producción de O2 (g)
En la figura se muestra el equilibrio entre el ion amonio y el amoniaco acuoso, aquí vemos que se produce un intercepto a un pH 9.30 como mínimo, y justamente es el punto ideal de basicidad para la lixiviación cloro amonio.
En el diagrama Eh – pH
para el sistema Cl –
H2O a 25 ºC se observa
que a un pH >7,55 se
genero ion hipoclorito
proporcionando un
ambiente básico de alto
poder oxidante; el cloro
acuoso únicamente
está presente en
medios ácidos menores
a pH 4,5
Según las condiciones
de operación el pH se
debe mantener en 9.50,
por lo tanto según el
diagrama mostrado, las
especies acuosas que
pueden estar presentes
son oxicloruro
y oxido cúprico
que actúan como
oxidantes
MECANISMO DE LIXIVIACIÓN EN MEDIO HIPOCLORITO/AMONIACO
REACCIONES QUÍMICAS QUE OCURREN CON EL MINERAL DE TACAZA
La oxidación del hipoclorito (OCl-) con sulfuros de cobre se muestra en las siguientes ecuaciones:
Los minerales oxidados y sulfuros , en presencia de cloruros, oxicloruros
y amoniaco acuoso forman complejos de tetra amín cobre (II), en
presencia de cobre elemental Cu0 formando el complejo cupro di amín.
• La lixiviación amoniacal debe efectuarse en varias etapas según la mineralogía del mineral de Tacaza.
• PLS de la lixiviación inicial se agrega al mineral para incrementar el contenido de cobre en la solución final .
• En la segunda etapa de lixiviación el PLS contiene mayor concentración de cobre disuelto por lo tanto ingresa directamente a EW para obtener cobre catódico.
• El electrolito gastado se recircula a la lixiviación de mineral fresco, el amoniaco se regenera e incrementa a la solución lixiviante del Cobre.
Diagrama de flujo de lixiviación de mineral fresco
PARTE EXPERIMENTAL
RELAVE FINAL
RELAVE 1
COBRE
CATODICO
EW
SULFATO DE
COBRE
RELAVE 2
• El hipoclorito (ClO-) como agente oxidante para el proceso, se
obtiene por electrolisis de una solución saturada de sal común.
PRODUCCIÓN DE HIPOCLORITO
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• Lixiviando relaves de flotación en tres etapas sin remolienda a 25% de sólidos, en 6.50 hrs. se obtuvo una recuperación de 90.79%, tal como se muestra en la grafica:
RESULTADOS OBTENIDOS
CURVA DE RECUPERACIÓN DE COBRE
Se obtuvo una deposición del 88.45% de Cu en 7 horas
PRUEBA DE ELECTRODEPOSICION DIRECTA
Los cátodos obtenidos llegaron a una pureza de 99.99 % de cobre metálico.
RESULTADOS
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DIAGRAMA DEL PROCESO
Los relaves finales significan una amenaza al ambiente por ser una zona de pastoreo y próximos a un rio que es afluente de Lagunillas.
PROYECTO TACAZA
Por el proceso de lixiviación los residuos sólidos se clasifican en finos y gruesos, los gruesos se descartan y los finos podrían ser empleados como fertilizantes para mejorar los pastizales.
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El proceso además de producir Cu en forma de cátodos plantea la posibilidad de producir fertilizantes con alta presencia de nitritos derivados de las reacciones del amoniaco.
Esta producción es
factible utilizando como
material de relleno el
estiércol de los animales
de la zona.
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Eeeeeeeeeeeee POSIBLE PRODUCCIÓN DE FERTILIZANTES
Las diversas pruebas de lixiviación realizadas a nivel experimental dieron resultados muy halagadores con recuperaciones metalúrgicas de 90% en un tiempo de lixiviación de 6.0 hr. tanto para minerales frescos como para relaves.
El control del pH en la etapa de lixiviación es fundamental, por mantener recuperaciones altas y el rango debe mantenerse entre 9,5 a 9,7 con un consumo de Cal que varia desde 95 a 100 Kg/TM.
No es necesaria una recuperación de 99 % de cobre en la EW, puesto que el cobre remanente en el electrolito agotado es un poderoso agente oxidante de los sulfuros primarios y secundarios. Esta es otra importante ventaja de este proceso.
CONCLUSIONES
En la determinación de amoniaco libre en todas las pruebas de lixiviación se advirtió que el 50 % se encuentra como amoniaco libre en cada etapa y que las pérdidas por volatilización fueron alrededor del 10%.
Durante el proceso de Electrodeposición se pierde una cantidad similar de amoniaco. Esto indica que el 70% de amoniaco pude ser regenerado para lixiviar mineral fresco, este hecho representa una ventaja económica muy importante frente al proceso tradicional de lixiviación con ácido sulfúrico.
CONCLUSIONES
GRACIAS